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Die Physik ist eine Naturwissenschaft. Sie beschäftigt sich mit grundlegenden Erscheinungen und Gesetzen in unserer Umwelt und ermöglicht auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse die Erklärung und Voraussage vieler Erscheinungen in der Natur. Das Wort „Physik“ ist von dem griechischen Wort „physis“ abgeleitet, das „Natur“ bedeutet.

Die Physik untersucht vielfältige Naturerscheinungen und wendet typische Denk- und Arbeitsweisen an, die z. B. mit solchen Tätigkeiten wie dem Beobachten, dem Messen und dem Experimentieren verbunden sind.

Traditionell wird die Physik in die Teilgebiete Mechanik, Wärmelehre (Thermodynamik), Elektrizitätslehre (Elektrik), Optik, Atom- und Kernphysik sowie Energie eingeteilt.

* 23.04.1858 in Kiel
† 04.10.1947 in Göttingen

MAX PLANCK war ein deutscher Physiker und zählt zu den bedeutendsten Wissenschaftlern seiner Zeit. Er befasste sich mit Thermodynamik, Thermochemie und Relativitätstheorie.

Weltberühmt wurde PLANCK durch seine Entdeckungen über die Quantelung der Energie, aus der sich die Quantentheorie entwickelte. 1918 erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik. Die Entdeckung der Energiequanten leitete eine Epoche stürmischer Umwälzungen in Physik und Chemie ein.

* 05.12.1868 in Königsberg      
† 26.04.1951 in München

ARNOLD JOHANNES WILHELM SOMMERFELD war ein bedeutender Physiker seiner Zeit. Mit seinen Arbeiten zum Bau und Wesen der Atomhülle, der Weiterentwicklung des Atommodells und Darstellungen zur Elektronengastheorie der Metalle nahm er starken Einfluss auf die Entwicklung der physikalischen Chemie.

Feste Stoffe sind die Materialien, aus denen Gegenstände bestehen. Auch flüssige und gasförmige Stoffe existieren. Wir nutzen sie vielfach im Haushalt, in der Technik und im Labor. Verwechslungen können gefährlich werden. Daher muss man Stoffe erkennen. Durch eine Kombination wesentlicher Eigenschaften kann man sie charakterisieren.

In der Wissenschaft Chemie und im Chemieunterricht gibt es eine Reihe von Tätigkeiten, die immer wieder durchgeführt werden und die für die Chemie charakteristisch sind.
Jede dieser Tätigkeiten lässt sich genauer kennzeichnen. Für viele Tätigkeiten lassen sich auch Schrittfolgen angeben.

Die Chemie wird in verschiedene Teilgebiete untergliedert: allgemeine theoretische Chemie, analytische Chemie, präparative Chemie, physikalische Chemie, anorganische Chemie, organische Chemie, technische Chemie und Biochemie. Sie unterscheiden sich in Aufgabenbereichen und Arbeitsmethoden.
Auch mit anderen Wissenschaften ist die Chemie eng verknüpft.

Unter einer Theorie versteht man in der Chemie ein System von Gesetzen, Modellen und anderen Aussagen über einen mehr oder weniger großen Teilbereich dieser Naturwissenschaft.
Beispiele für solche Theorien sind:

• die Quantentheorie, die verschiedene Gesetze des Atombaus mit Modellvorstellungen vom Atom und der Elementarteilchen vereint;
• die Theorie der Halbleiter, die den Aufbau von Halbleitern, die Leitungsmechanismen in ihnen und die damit verbundenen energetischen Effekte umfasst.

* 26.06.1824 in Belfast (Irland)
† 17.12.1907 in Nethergall (Schottland)

Thomson war ein britischer Physiker, der sich mit Naturphilosophie und Physik befasste. Er begründete die klassische Thermodynamik und definierte den Begriff der absoluten Temperatur. Die KELVIN- Temperaturskala stammt von ihm. In der Chemie forschte er auf dem Gebiet der Galvanik und schuf einen Vorläufer des Atommodells von RUTHERFORD und BOHR.

Vergleichen ist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Vergleichen werden nach bestimmten Kriterien, den Vergleichskriterien, Gemeinsamkeiten und Unterschiede von zwei oder mehreren Vergleichsobjekten ermittelt und dargestellt.

Das Volumen (der Rauminhalt) gibt an, wie viel Raum eine Stoffprobe oder Stoffportion einnimmt.

Spezielle Volumeneinheiten sind ein Barrel (1 barrel) und eine Bruttoregistertonne (1 BRT).

Beim Voraussagen wird eine wahrscheinlich auftretende Folgerung, die sich aus einer Erscheinung ableitet, vorhergesagt. Die Voraussage wird aus Naturgesetzen unter Berücksichtigung der entsprechenden Bedingungen abgeleitet.

Jede Größe wird in einer bestimmten Einheit gemessen, z. B. die Länge in Meter oder die Zeit in Sekunden oder Minuten. Häufig ist es aber sinnvoll, eine bestimmte Größe in Vielfachen oder in Teilen der betreffenden Einheit anzugeben, damit die Zahlenwerte nicht zu groß oder zu klein werden. Dazu nutzt man Vorsätze vor den Einheiten. Diese Vorsätze sind international vereinbart.

So hat z. B. der Vorsatz „Kilo“ (Abkürzung k) die Bedeutung 1000: Ein Kilogramm sind 1000 Gramm.

Der Vorsatz „Milli“ (Abkürzung m) hat die Bedeutung ein Tausendstel: Ein Milligramm sind ein Tausendstel Gramm.

Durch einen Vorsatz vor einer Einheit erhält man Vielfache oder Teile der betreffenden Einheit.

Als Amphoterie bezeichnet man die Erscheinung, bei der ein Stoff in Abhängigkeit vom Reaktionspartner als Säure oder als Base reagieren kann.

Stoffe, die sowohl Protonen abgeben, als auch Protonen aufnehmen können, nennt man Ampholyte. Ob sie als Säure oder als Base reagieren, hängt vom jeweiligen Reaktionspartner ab.

Atome sind die kleinsten Bausteine der Stoffe. Sie lassen sich mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegen.
Ein Atom besteht aus einem massereichen Atomkern mit elektrisch positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen, sowie einer fast masselosen Atomhülle mit elektrisch negativ geladenen Elektronen.

Die Atombindung ist eine der drei chemischen Hauptbindungsarten, zu denen man auch die Ionenbindung und die Metallbindung zählt. Die Bindung zwischen den Atomen wird durch die Herausbildung eines oder mehrerer gemeinsamer Elektronenpaare bewirkt. Dadurch erreicht mindestens ein Atom eine stabile Elektronenkonfiguration, z. B. die sogenannte Achterschale. Je nachdem, wie stark das gemeinsame Elektronenpaar von einem der beiden Atome angezogen wird, unterscheidet man zwischen unpolaren und polaren Atombindungen.

Salze werden in der Lebensmittelindustrie häufig eingesetzt, um frische aber leicht verderbliche Nahrungsmittel länger haltbar zu machen. Durch Verfahren wie Einsalzen, Pökeln oder durch Zusetzen anderer Salze werden Bakterien und Keime abgetötet und die Lebensmittel konserviert (lat. conservare = erhalten).

Die Salzlagerstätten wurden in der Erdgeschichte durch Eindampfen von abgetrennten Meeresteilen gebildet, so z. B. in Europa vor etwa 200 Millionen Jahren aus dem Zechsteinmeer. Die Salzlagerstätten liegen in 300-1 500 m Tiefe und sind zum Teil über 100 m dick. Entsprechend der unterschiedlichen Löslichkeit der Salze im Meer erfolgte die Ablagerung in Schichten.

Eine einfache und trotzdem sehr zuverlässige Methode der quantitativen Analyse ist die Titration, die schon sehr lange zur Bestimmung der Konzentration wässriger Lösungen angewendet wird. Das Grundprinzip besteht darin, zu einer Analysenlösung unbekannter Konzentration eine Maßlösung eines Stoffes bekannter Konzentration zu geben. Wenn beide Stoffe vollständig miteinander reagieren, kann aus dem Volumen der Maßlösung die Konzentration der Analysenlösung berechnet werden. Dieses Prinzip kann sowohl bei Säure-Base-Reaktionen als bei auf anderen Reaktionstypen zur quantitativen Analyse genutzt werden.
Säure-Base-Titrationen kommen vielfältig zum Einsatz: für die Überwachung von Umweltprozessen, wie die Analyse der Wasser- und Bodenqualität, aber auch bei der Herstellung von Lebens- und Arzneimitteln.

Säuren sind dem Menschen schon lange bekannt. Schon 2000 v. Chr. verwendete man Essig zum Würzen von Speisen. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass diese Stoffe schon damals als Säuren angesprochen wurden, aber ihr saurer Charakter war bereits bekannt und geschätzt.
Die erste Definition der Säuren war wohl die nach dem Geschmack. Unsere Zunge spricht auf saure Stoffe an, das heißt etwas schmeckt „sauer“. Da man aber im chemischen Labor keine Stoffe kosten kann, ohne die Gesundheit zu gefährden, wurden Messgeräte entwickelt und der Begriff „Säure“ definiert. Die Definitionskriterien wandelten sich dabei im Laufe der Zeit.

Säuren sind chemische Verbindungen, die in wässriger Lösung Protonen (Wasserstoff-Ionen) abgeben können. Sie haben eine ätzende Wirkung und bilden in Verbindung mit Basen entsprechende Salze. Säuren färben den Indikator Lackmus rot.
Sowohl in der chemischen Industrie als auch im täglichen Leben haben Säuren eine immense Bedeutung. Sie sind Bestandteil vieler Reinigungsmittel und sind als Ausgangsstoffe chemischer Synthesen, z. B. die Produktion von Düngemitteln, Baustoffen, Metallen und Kunststoffen unverzichtbar. Die Salzsäure ist als Bestandteil der Magensäure an der Verdauung beteiligt.
Weitere vielfältig verwendete anorganische Säuren sind die Schwefelsäure, die Phosphorsäure oder die Salpetersäure.

Als Schmelzen bezeichnet man den Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand, als Erstarren den umgekehrten Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand. Dabei gilt:

• Schmelztemperatur und Erstarrungstemperatur sind gleich groß. Sie hängen vom jeweiligen Stoff und vom Druck ab.
• Schmelzwärme und Erstarrungswärme sind für einen bestimmten Stoff ebenfalls gleich groß.